一种拟薄水铝石的制备方法

技术领域

本发明涉及无机材料合成技术领域，尤其涉及一种拟薄水铝石的制备方法。

背景技术

拟薄水铝石(AlOOH·nH

拟薄水铝石的制备方法有很多种，根据原料来源可简要分为醇铝法、碳化法、铝盐中和法。国外通常采用长链醇铝法生产拟薄水铝石，如行业巨头德国Coldea公司(已被Sasol公司收购)采用高碳醇与高纯铝片反应制备催化用高纯拟薄水铝石，该方法水解生成的高级醇不溶于水，更有利于回收高级醇且制备的拟薄水铝石杂质含量低，产品性能明显优于无机铝盐法得到的产品，但生产成本能耗及销售价格也相对较高。由于涉及专利授权许可问题，国内难以使用该方法制备高纯拟薄水铝石。

目前，采用碳化法生产拟薄水铝石，是成本最低的工艺路线，是将CO

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种拟薄水铝石的制备方法。本发明提供的制备方法能够得到孔隙丰富、孔容大、比表面积大的拟薄水铝石；且不含钠。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种拟薄水铝石的制备方法，包括以下步骤：

将氢氧化镁、三乙醇胺和水混合，得到第一混合体系；

将水溶性铝盐溶解于水中，得到铝盐溶液；

将所述第一混合体系和铝盐溶液混合，进行沉淀反应，得到镁铝复合氢氧化物；

将所述镁铝复合氢氧化物分散于氯化铵水溶液中，进行溶蚀，得到所述拟薄水铝石。

优选地，所述第一混合体系中氢氧化镁的浓度为0.2～1mol/L。

优选地，所述水溶性铝盐为硫酸铝、氯化铝和硝酸铝中的一种或多种。

优选地，所述水溶性铝盐中铝离子和氢氧化镁的物质的量的比值为0.35～2：1。

优选地，所述三乙醇胺和水溶性铝盐中铝离子的物质的量的比值为0.1～1：1。

优选地，所述第一混合体系和铝盐溶液的体积比为1：1。

优选地，所述沉淀反应的温度为60～95℃，时间为1～6小时。

优选地，所述氯化铵水溶液的质量分数为10％～27％；

所述镁铝复合氢氧化物和氯化铵水溶液的用量比为1g：100mL。

优选地，所述溶蚀的温度为35～80℃，时间为6～12小时。

所述溶蚀后，还包括：将所得溶蚀料液进行过滤，得到滤液和滤渣；将所述滤渣依次进行洗涤和干燥，得到所述拟薄水铝石；

调节所述滤液的pH值为碱性，回收得到氢氧化镁。

本发明提供了一种拟薄水铝石的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化镁、三乙醇胺和水混合，得到第一混合体系；将水溶性铝盐溶解于水中，得到铝盐溶液；将所述第一混合体系和铝盐溶液混合，进行沉淀反应，得到镁铝复合氢氧化物；将所述镁铝复合氢氧化物分散于氯化铵水溶液中，进行溶蚀，得到所述拟薄水铝石。

本发明提供的制备方法，以氢氧化镁为沉淀剂，通过固-液反应制得镁铝复合氢氧化物；随后利用铵离子能大幅提高氢氧化镁的溶解度的原理，以氯化铵水溶液对所制备的镁铝复合氢氧化物进行溶蚀，将镁铝复合氢氧化物中的镁选择性溶蚀，即可得到大比表面积、高孔容的拟薄水铝石。由于本发明提供的制备方法得到的拟薄水铝石具有较大的比表面积和丰富的孔结构，在催化剂载体及环境保护方面具有良好的应用前景。与其它制备方法相比，本发明提供的制备方法不会引入杂质钠和硅，成本低、所需设备简单、合成条件温和。

进一步地，所述溶蚀后，还包括：将所得溶蚀料液进行过滤，得到滤液和滤渣；将所述滤渣依次进行洗涤和干燥，得到所述拟薄水铝石；调节所述滤液的pH值为碱性，回收得到氢氧化镁。本发明能够实现沉淀剂氢氧化镁的循环利用。

附图说明

图1为实施例1所得拟薄水铝石的XRD图；

图2为实施例1所得拟薄水铝石的N

图3为实施例1所得拟薄水铝石的孔容曲线图；

图4为实施例2所得拟薄水铝石的XRD图；

图5为实施例2所得拟薄水铝石的N

图6为实施例2所得拟薄水铝石的孔容曲线图；

图7为实施例3所得拟薄水铝石的SEM图；

图8为实施例3所得拟薄水铝石的N

图9为实施例3所得所得拟薄水铝石的孔分布图。

具体实施方式

本发明提供了一种拟薄水铝石的制备方法，包括以下步骤：

将氢氧化镁、三乙醇胺和水混合，得到第一混合体系；

将水溶性铝盐溶解于水中，得到铝盐溶液；

将所述第一混合体系和铝盐溶液混合，进行沉淀反应，得到镁铝复合氢氧化物；

将所述镁铝复合氢氧化物分散于氯化铵水溶液中，进行溶蚀，得到所述拟薄水铝石。

在本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均优选为市售产品。

本发明将氢氧化镁、三乙醇胺和水混合，得到第一混合体系。

在本发明中，所述水优选为去离子水。

在本发明中，所述第一混合体系中氢氧化镁的浓度优选为0.2～1mol/L，进一步优选为0.4～0.8mol/L。

在本发明中，所述氢氧化镁、三乙醇胺和水混合优选包括：将氢氧化镁分散于水中，进行第一混合，然后加入三乙醇胺进行第二混合；所述第一混合和第二混合均优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的时间均优选为20min。

本发明将水溶性铝盐溶解于水中，得到铝盐溶液。

在本发明中，所述水溶性铝盐优选为硫酸铝、氯化铝和硝酸铝中的一种或多种。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，所述铝盐溶液中铝离子的浓度优选为0.05～1mol/L，进一步优选为0.1～0.8mol/L。

在本发明中，所述水溶性铝盐中铝离子和氢氧化镁的物质的量的比值优选为0.35～2：1，进一步优选为0.5～1.8：1，更优选为1.0～1.5：1。

在本发明中，所述三乙醇胺和水溶性铝盐中铝离子的物质的量的比值优选为0.1～1：1。

在本发明中，所述水溶性铝盐溶解于水中优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的时间优选为20min。

得到第一混合体系和铝盐溶液后，本发明将所述第一混合体系和铝盐溶液混合，进行沉淀反应，得到镁铝复合氢氧化物。

在本发明中，所述第一混合体系和铝盐溶液的体积比优选为1：1。

在本发明中，所述沉淀反应的温度优选为60～95℃，时间优选为1～6小时。

所述沉淀反应后，本发明优选还包括：将所得沉淀反应料液冷却降至室温，过滤后，将所得滤渣依次进行洗涤和干燥；所述洗涤包括依次进行水洗和醇洗；所述水洗的试剂优选为去离子；所述醇洗的试剂优选为无水乙醇。在本发明中，所述干燥的温度优选为50℃。

得到镁铝复合氢氧化物，本发明将所述镁铝复合氢氧化物分散于氯化铵水溶液中，进行溶蚀，得到所述拟薄水铝石。

在本发明中，所述氯化铵水溶液的质量分数优选为10％～27％，进一步优选为15％～25％。在本发明中，所述镁铝复合氢氧化物和氯化铵水溶液的用量比优选为1g：100mL。

在本发明中，所述溶蚀的温度优选为35～80℃，时间优选为6～12小时。

所述溶蚀后，本发明优选还包括：将所得溶蚀料液进行过滤，得到滤液和滤渣；将所述滤渣依次进行洗涤和干燥；所述洗涤优选包括依次进行水洗和醇洗；所述水洗的试剂优选为去离子；所述醇洗的试剂优选为无水乙醇。在本发明中，所述干燥的温度优选为50℃，时间优选为12h。

在本发明中，优选还包括：调节所述滤液的pH值为碱性，回收得到氢氧化镁；调节所述滤液的pH值的试剂优选为氨水。

下面结合实施例对本发明提供的拟薄水铝石的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

称取1.16g(0.02mol)氢氧化镁置于100mL烧杯中，加入50mL去离子水，室温下磁力搅拌20分钟后加入0.15g(0.01mol)三乙醇胺，继续搅拌20分钟后得到第一混合体系；称取九水硝酸铝15g(0.04mol)，置于100mL烧杯中，加入50mL去离子水，室温下磁力搅拌20分钟后得到硝酸铝溶液(浓度为0.8mol/L)；将第一混合体系和硝酸铝溶液同时倒入快速搅拌的反应釜中(转速3000r/min)，反应后的浆料在80℃条件下晶化3小时后去离子水和无水乙醇离心洗涤后于50℃的烘箱中干燥得到镁铝复合氢氧化物。

称取2g的镁铝复合氢氧化物置于500mL的烧杯中，加入200mL质量分数为20％的氯化铵溶液后升温至70℃，保温6小时后离心得到沉淀，用去离子水洗涤三遍后再用无水乙醇洗涤2遍，于50℃烘箱干燥12小时即可得到拟薄水铝石。

图1为所得拟薄水铝石的XRD图，由图1可以看出：所制备物质呈现出拟薄水铝石的特征衍射峰，且无明显杂峰，表明所制备物质为拟薄水铝石。图2为所得拟薄水铝石的N

实施例2

称取2.32g(0.04mol)氢氧化镁置于100mL烧杯中，加入50mL去离子水，室温下磁力搅拌20分钟后加入0.3g(0.02mol)三乙醇胺，继续搅拌20分钟后得到第一混合体系；称取六水氯化铝9.66g(0.04mol)，置于100mL烧杯中，加入50mL去离子水，室温下磁力搅拌20分钟后得到氯化铝溶液(0.8mol/L)；将第一混合体系和氯化铝溶液同时倒入快速搅拌的反应釜中(转速3000r/min)，反应后的浆料在60℃条件下晶化6小时后去离子水和无水乙醇离心洗涤后于50℃的烘箱中干燥得到镁铝复合氢氧化物。

称取2g的镁铝复合氢氧化物置于500mL的烧杯中，加入200mL质量分数为20％的氯化铵溶液后升温至70℃，保温8小时后离心得到沉淀，用去离子水洗涤三遍后再用无水乙醇洗涤2遍，于50℃烘箱干燥12小时即可得到拟薄水铝石。

图4为所得拟薄水铝石的XRD图，由图4可以看出：所制备物质呈现出拟薄水铝石的特征衍射峰，且无明显杂峰，表明所制备物质为拟薄水铝石。图5为所得拟薄水铝石的N

实施例3

称取4.64g(0.02mol)氢氧化镁置于100mL烧杯中，加入50mL去离子水，室温下磁力搅拌20分钟后加入0.30g(0.02mol)三乙醇胺，继续搅拌20分钟后得到第一混合体系；称取十八水硫酸铝6.66g(0.01mol)，置于100mL烧杯中，加入50mL去离子水，室温下磁力搅拌30分钟后得到硫酸铝溶液；将第一混合体系和硫酸铝溶液同时倒入快速搅拌的反应釜中(转速3000r/min)，反应后的浆料在60℃条件下晶化6小时后去离子水和无水乙醇离心洗涤后于50℃的烘箱中干燥得到镁铝复合氢氧化物。

称取2g的镁铝复合氢氧化物置于500mL的烧杯中，加入200mL质量分数为25％的氯化铵溶液后升温至70℃，保温10小时后离心得到沉淀，用去离子水洗涤三遍后再用无水乙醇洗涤2遍，于50℃烘箱干燥12小时即可得到拟薄水铝石。

图7为所得拟薄水铝石的SEM图，由图7可以看出：所制备的拟薄水铝石呈现出扭曲的二维片状结构。图8为所得拟薄水铝石的N

实施例4

与实施例1的区别为：九水硝酸铝的质量为2.63g(0.007mol)。

所得拟薄水铝石的比表面积为342m

实施例5

与实施例1的区别为：九水硝酸铝的质量为7.5g(0.02mol)。

所得拟薄水铝石的比表面积为402m

实施例6

与实施例1的区别为：九水硝酸铝的质量为11.25g(0.03mol)。

所得拟薄水铝石的比表面积为435m

应用例1

对废水中六价铬的去除：称取0.1g实施例2制备的拟薄水铝石于500mL的烧杯中，加入100mL含六价Cr的水溶液，其中六价铬Cr的浓度为150mg/L，室温下磁力搅拌120分钟后，取上层溶液后用0.22μm的过滤膜过滤后通过ICP-MS测其中Cr的浓度。结果表明所制备的拟薄水铝石对铬的去除率达到99％，其最大吸附量为148mg/g，展示出非常好的应用前景。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。